区间施工监测方案Word格式文档下载.docx
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桩基础
不详
草莓郡住宅区
44m
高
3~6m
框剪
重要
沈阳客厅
5.8m
5~7m
沈马公路桥桩基
区间左线1.3m
桩基
表2香公园站~白山路站区间周边地下重要管线表
管线名称
埋深
材质
尺寸
位置
给水管
1.6m
铸铁
DN500
沿白山路南北走向,距线路左线12.5m,松山西路十字路口前斜交
污水管
4.4m
砼
DN800
沿白山路南北走向,距线路左线10.5m,KO+440与线路左线斜交
雨水管
3.9m
沿白山路南北走向,距线路左线10.5m,KO+475与线路左线斜交
热力管线
1.5m
2根DN900间距300
沿白山路南北人行道南北走向,两线路中央上方
通信管(电信)
1.50m
PVC
300×
200
沿白山路南北人行道南北走向,线路右线上方
通信管(移动)
1.3工程地质、水文地质情况
该场地见两层地下水,第四系浑河新扇冲洪积粉质粘土(⑤-6)为隔水层。
上层地下水主要赋存于全新统浑河高漫滩及古河道冲积砾砂层(⑤-3-0、⑤-4-0)中,属微承压含水层,水位埋深约14.0-14.9m;
下层地下水主要赋存于第四系浑河新扇冲洪积中、粗砂层(⑤-8-0)、砾砂层(⑤-9-0)及上更新统浑河老扇冲洪积砾砂层(⑤-13-0)中,属孔隙承压水,勘察钻孔完成后量测最终稳定水位埋深为5.30m~6.43m,相当于标高34.27m~35.42m。
承压水头相差约7.0m。
地下水主要补给来源为大气降水垂直入渗补给及浑河侧向渗透补给。
由于场区周边的丁香湖底层粘性土较厚,根据调查对地下水补给较差。
主要排泄方式为径流排泄和地下水的人工开采。
地下水流向总的方向是由东向西。
但由于受人工开采地下水的影响,局部地下水流向会有所变化。
场地地下水径流条件良好,除⑤-1-0、⑤-6-0、⑤-8-1、⑤-11-0粉质粘土外,含水层渗透性强,渗透系数K一般在30~90m/d之间,水力坡度1.0‰~2.0‰。
2.监测目的及监测重、难点
2.1监测目的
采用盾构法施工隧道必然对沿线的周围地表环境产生影响。
为确保工程安全,并保护周围环境,需要在施工全过程进行监测,根据监测结果,在施工过程中积极改进施工方法、施工工艺和施工参数,最大限度减小周边地表、建筑物等的变形。
监测的目的及意义主要有以下几方面:
(1)认识各种施工因素对地表和土体变形的影响,以便有针对性地改进盾构施工工艺和施工参数,减小地表和土体变形,保证工程安全;
(2)预测施工引起地表和土体变形,根据地表变形发展趋势和周围建(构)筑物、地下管线沉降情况,决定是否需要采取保护措施,并为确定经济、合理的保护措施提供依据;
(3)检查施工引起的地表和建(构)筑沉降是否超过允许范围,并在发生环境事故时提供仲裁依据;
(4)为研究地层、地下水、施工参数与地表和土体变形的关系积累数据,为研究地表沉降与土体变形的分析预测方法等积累资料,并为改进设计提供依据。
2.2监测重点
盾构区间下穿浑北灌渠、侧穿浑北灌渠上方桥梁及侧穿水源井施工。
针对性的对策和措施:
(1)严格制定地面沉降控制标准,在盾构施工前,对沿线进行补充地质勘探工作,清楚了解地层情况。
(2)选择先进合理的盾构机。
本工程采用技术先进的加泥式土压平衡盾构机,具有保持开挖面稳定及同步注浆等优越性能,可有效地控制地面沉降。
(3)通过优化掘进技术参数,保持开挖面稳定保持开挖面稳定是控制地面沉降的重要环节。
盾构掘进过程中,根据不同地质状况选择合理的施工参数,通过控制推进速度和出土量来控制土仓压力,保证土仓压力与开挖面压力平衡,始终保持开挖面稳定。
(4)及时进行盾尾壁后同步注浆和二次注浆,根据不同地质条件选择单液或双液注浆及合理的注浆压力、注浆量及注入时间,严格检查浆液配比及质量,保证注浆效果。
(5)保持良好的盾构姿态,纠偏幅度不宜过大,尽量保持机体平稳推进,避免由于机体扰动周围土体和超挖引起地层损失,对地面沉降控制造成不利影响。
(6)实行监测信息化施工,通过监测、摸索和调整施工参数,优选出最佳掘进参数。
控制地面沉降,确保建筑物的安全。
(7)区间近接穿越建构筑物,在影响区域采用袖阀管注浆加固,确保建筑物安全。
施工前对该建筑进行细致调查工作并对建筑物情况进行评估,确定控制沉降值。
施工中加强对该建筑的监控量测工作。
2.3监测难点
盾构穿越中粗砂层时,易发生涌水、涌泥等现象。
(1)在推进过程中,土仓压力设定值保持适度,同时密切关注碴土的性状。
(2)注入泡沫的浓度与注入量应根据土压变化与碴土的流态,推荐采用浓度3%-4%气泡溶液,掺入体积量为开挖土的15%-30%气泡剂,根据地层情况随时调整,从而确保开挖面稳定;
防止涌水流砂和发生喷涌现象,并利于螺旋输送机排土。
(3)确保同步注浆系统的工作正常。
(4)选择合理的掘进参数,控制好施工工序,尽量保证施工的连续、稳定。
(5)适当缩短浆液胶凝时间保证同步注浆质量,减少地层损失,以控制地表沉降。
3.编制依据
3.1执行依据
1、《城市轨道交通工程监测技术规范》GB50911-2013
2、《施工监测工作交底书》
3.2参考依据
1、《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008;
2、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-2008
3、《工程测量规范》GB50036-2007
4、《建筑基坑支护技术规程》DB11/489-2007
5、《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
6、沈阳地铁工程监控量测管理办法(试行);
7、其他参考资料和信息。
4.现场巡视
4.1施工工况
盾构始发端、接收端土体加固情况,盾构掘进位置(环号),盾构停机、开仓等的时间和位置,联络通道开洞口情况,其他。
4.2管片变形
管片破损、开裂、错台情况,管片渗漏水情况,其他。
4.3周边环境
1)建(构)筑物、桥梁墩台或梁体、既有轨道交通结构等的裂缝位置、数量和宽度,混凝土剥落位置、大小和数量,设施能否正常使用;
2)地下构筑物积水及渗水情况,地下管线的漏水、漏气情况;
3)周边路面或地表的裂缝、沉陷、隆起、冒浆的位置、范围等情况;
4)河流湖泊的水位变化情况,水面有无出现漩涡、气泡及其位置、范围,堤坡裂缝宽度、深度、数量及发展趋势等;
5)工程周边开挖、堆载、打桩等可能影响工程安全的其他生产活动。
4.4监测设施
基准点、监测点的完好状况、保护情况,监测元器件的完好状况、保护情况,其他。
5.监测对象及项目
5.1监测对象
盾构隧道工程技术复杂,不确定性因素较多,风险较大,根据本区间隧道结构型式及周围环境特点,现场监测进行以下项目:
(1)沿线受施工影响的周边建筑物沉降及倾斜。
(2)沿线受影响的地表沉降。
(3)区间隧道的沉降和收敛变形。
(4)周围地下管线变形。
5.2监测项目
监控量测的项目主要根据工程的重要性及难易程度、工程地质和水文地质、隧道结构型式、施工方法、工程周边环境等综合而定。
根据相关设计图纸和标准规范的要求,结合我单位在其它地铁工程中的施工及监测经验,盾构隧道施工监测项目见表3。
表3xxx园站~xxx路站区间监测项目
序号
监测项目
测点布置
地表沉降
盾构始发,吊出段100m及下穿立交桥范围内,每20m设一组断面,每5m布设一组中线点,其余地段,每30m设一组断面。
建(构)筑物变形
据线路中线10m以内的A3及四层以上的建筑物均需监测。
建筑物变形监测项目有:
建筑物沉降、水平位移、倾斜、裂缝。
3
地下管线变形
隧道中心两侧不小于25m范围内。
4
隧道结构变形(拱顶下沉、周边收敛)
每5~10m设一断面。
表4联络通道监测项目
按设计图纸(DT10J01-S-SD-3-023A)沿联络通道中线每1.5米布设一个监测点。
拱顶下沉
拱顶下沉测点每2m一组
洞周收敛
洞周收敛测点每2m一组
底部隆起
底部隆起测点每2m一组
6.监测测点布置
6.1控制网布设形式
基准点采用沈阳地铁测量控制网基准点,使用时做稳定性检查。
工作基点在沉降控制网的基础上加密水准基点,基准点应埋设在基坑开挖深度3倍范围以外不受施工影响的稳定区域;
力求通视良好,与观测点距离50m以外,且不宜超过l00m,以保证监测精度。
6.2监测基准点
监测控制点主要用于区间地表沉降、周边建构筑物管线等方面的监测。
监测控制网分两部分:
1)沉降控制点
沉降控制点包括基准点和工作基点。
基准点采用沈阳地铁测量控制网基准点,使用时做稳定性检查。
力求通视良好,与观测点距离50m以外,且不宜超过l00m,以保证监测精度;
本标段沉降控制点每个120m-200m布设一处,编号顺次为GJDXXX。
3)控制点埋设
由于沈阳冻土层较厚,基准点标石必须埋设于冻土层下0.2m,即在基准点标石埋深1.5m,浇筑C20混凝土后,插入长0.5m顶部刻有“+”的钢筋(直径为20mm)。
待混凝土达到强度后,与已有控制点联测,确定基准点坐标及高程。
图5-2控制点埋设示意图
6.3测点布置原则
1)监测点的布置应能反映监测对象的实际状态及其变化趋势,监测点应布置在内力及变形关键特征点上,并应满足监控要求。
2)监测点的布置应不妨碍监测对象的正常工作,并应减少对施工作业的不利影响。
3)监测标志应稳固、明显、结构合理,监测点的位置应避开障碍物,便于观测。
7.监测方法
7.1地表沉降
(1)测点埋设
地表沉降观测点埋设应穿透地表结构层,将其埋设在较结实的地层中(通常深度不小于100cm)。
先用钢筋混凝土工程水钻在地表钻孔,然后将制作好的监测标志(直径20~30mm的钢筋)埋入,四周再用粗砂填实,同时设保护套及盖板。
图3地表沉降测点示意图和实物图
(2)监测仪器
水准仪,铟钢尺。
(3)沉降监测的基本要求
①观测前对所用的水准仪和水准尺按有关规定进行校验,并作好记录,在使用过程中不能随意更换;
②首次进行观测,应适当增加测回数,一般取2~3次的平均数据作为初始值;
③固定观测人员、观测线路和观测方式;
④定期进行基准点校核、测点检查和仪器的校验,确保量测数据的准确性和连续性:
⑤记录每次测量时的天气情况、施工进度和现场工况,以供监测数据分析时参考。
(4)监测方法
观测方法采用精密水准测量方法。
基点和附近工作基点联测取得初始高程,观测时各项限差宜严格控制,对不在水准路线上的观测点,一个测站不宜超过3个,如超过时,应重读后视点读数,以作核对。
地表监测基点为标准基准点(高程已知),监测时通过测得各测点与基准点的高差ΔH,可得到各监测点的标准高程Δht,然后与上次测得高程进行比较,差值Δh即为该测点的沉降值,即:
ΔHt(1,2)=Δht
(2)-Δht
(1)
(5)数据分析与处理
根据监测数据绘制时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图,根据沉降规律判断围岩稳定状态和施工措施的有效性。
当位移——时间曲线趋于平缓时,可选取合适的函数进行回归分析,预测最大沉降量。
绘制横断面和纵断面沉降槽曲线,判断施工影响范围、最大沉降坡度、最小曲率半径、地层体积损失等。
7.2建筑物沉降和倾斜
7.2.1建筑物沉降监测
量测仪器:
精密水准仪+铟钢尺。
量测方法:
周边建(构)筑物沉降监测是用水准测量的方法,周期性的观测建(构)筑物上的沉降观测点和水准基点之间的高差变化,以测定建(构)筑物基础和建(构)筑物本身的沉降值。
在工程开挖施工前,必须对建筑物的现状进行详细的调查,调查内容包括:
建筑物沉降资料,以及开挖前基准点和各监测点的高程,建筑物裂缝的宽度、长度和走向等裂缝开展情况,并做好素描和拍照等记录工作。
将调查结果整理成正式文件,请施工、建设、监理等有关各方签字或盖章认定。
测点布置:
在周边建(构)筑物沉降监测中,为保证监测工作简单易行且有利于提高观测精度和作业效率,沉降监测拟按照基准点、沉降监测点二级布点。
实际布置情况将视建筑物结构特点、重要性以及现场条件进行调整。
测点埋设:
周边建筑(构)物沉降监测点:
在建筑物的拐角处,离地面20cm,且避开雨水管、窗台线、电器开关等有碍设标与观测的障碍物,并应视立尺需要离开墙(柱)面一定距离,具体埋设方法见图。
图5-5沉降观测点的埋设示意图
作业要求:
(1)沉降监测标志的立尺部位应有明显的突出点,并涂上防腐剂;
(2)沉降监测标志埋设时应避开雨水管、窗台线、电器开关等有碍设标与观测的障碍物,并应视立尺需要离开墙(柱)面一定距离;
(3)在监测前期按照监测精度要求对基准点、变形点独立测量3次数据,取其中数作为初始值;
(4)每次监测前,须首先对基准点进行检测,验证基准点的稳定性,以保证观测成果的可靠;
(5)观测应在水准仪及标尺检验合格后方可进行,且避免在测点和标尺有振动时进行;
(6)尽量选择在每一天同一时间进行观测,观测坚持四固定原则,即:
施测人员固定、测点位置固定、测量持续时间固定、施测路线固定;
(7)量测时水准路线成为闭合路线或附合路线。
7.2.2建筑物倾斜
建筑物倾斜监测对象主要针对高大建筑物以及重要建物进行观测。
根据本项目所在环境、监测精度、规范等各个方面要求,本项目采用三种方法进行建筑物主体倾斜监测:
全站仪配合反射膜片监测建筑物主体倾斜率、按差异沉降推算主体倾斜值和倾斜仪法。
三种方法具体如下:
A、全站仪配合反射膜片法主要适用于现场通视条件较好,并且现场具备粘贴反射膜片的条件,如图6所示;
计算方法如下:
i=tanα=ΔD/H
式中i——主体倾斜率;
ΔD——建筑物顶部测点(反射膜片)相对于底部测点(反射膜片)的偏移值;
H——建筑物的高度;
α——倾斜角(°
)。
图6倾斜观测点埋设示意图
B、差异沉降法适用条件较宽,对于现场粘贴反射膜片困难的情况非常适用。
具体计算方法如下(见图7所示):
ΔD=(ΔS/L)×
H
式中ΔD——主体倾斜值;
ΔS——基础两端点的沉降差(m);
L——基础两端点的水平距离;
H——建筑物的高度(m)。
图7差异沉降量推算法示意图
C、倾斜仪法是一种新型的建筑物倾斜监测方法。
每次监测时,只需携带该仪器对相应建筑物进行监测读数即可,非常方便。
在前两种方法无法进行的情况下可以采用此种方法。
全站仪配合反射膜片法的具体监测过程与方法如下:
1测点布设
测点采用6cm×
6cm的反射膜片,埋设时将基面处理干净,将膜片牢固贴在基面上。
测点埋设在建物主体竖轴线的顶部及底部相对应位置。
测点与基准点间应通视良好,旁边无遮挡物和反光物。
具体见图8所示。
图8反射膜片埋设实物图
②监测仪器
全站仪、反射膜片等。
③观测方法
倾斜观测采用前方交会法观测,按照《工程测量规范》GB50026-2007二等水平位移监测网技术要求观测。
采用全站仪进行观测,水平角观测采用方向法,边长采用全站仪测距,交会边长一般不超过100m,位移测定中误差不超过±
1mm。
观测时注意以下事项:
A观测开始前对使用的全站仪、棱镜进行标定或鉴定,达到要求后才能进行工作;
B观测应做到三固定,即固定人员、固定仪器、固定测站;
C仪器、棱镜应安置稳固严格对中整平;
D在目标成像清晰稳定的条件下进行观测;
E仪器温度与外界温度一致时才能开始观测;
F尽量避免受外界干扰影响观测精度,严格按照精度要求控制各项限差。
④数据分析及处理
根据监测数据绘制时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图,根据倾斜监测结果与建筑物允许倾斜角度判断建筑物安全状况,绘制建筑物倾斜变化与施工过程的曲线图,判断倾斜趋势从而预测下一阶段施工引起的建筑物倾斜程度,反馈施工单位采取积极有效措施控制建筑物倾斜。
根据现场建筑物倾斜观测成果形成数据报表格式汇总监测信息上报信息平台,内容应当包含:
建筑物的倾斜度、倾斜方向、倾斜速率、监测安全评估信息等。
按差异沉降计算建筑物主体倾斜值的具体监测方法如下:
①测点布设:
同建筑物沉降监测,可以利用建筑物主体倾斜方向的两端的沉降监测点;
②监测仪器:
水准仪、铟钢尺;
③观测方法:
同建筑物沉降监测,并按上述的相应公式计算建筑物的主体倾斜值;
④数据分析及处理:
同全站仪反射膜片监测方法。
7.3地下管线监测
(1)监测仪器
水准仪,铟钢尺等。
(2)监测实施
1)测点埋设
在地表下沉的纵向和横向影响范围内的地下管线进行监测,基点埋设同地表建筑物下沉与倾斜量测。
沉降测点埋设,用冲击钻在地下管线轴线上方的地表钻孔,然后放入直径20~30mm的半圆头钢筋,其深度应与管线底一致,四周用水泥砂浆填实。
2)观测方法:
与地表沉降观测同。
3)管线隆沉计算
在条件许可的情况下,尽可能的布设导线网,以便进行平差处理,提高观测精度。
施工前,由基点通过水准测量测出沉降观测点的初始高程H0,在施工过程中测出的高程为Hn,则高差△H=Hn-H0即为地表沉降值。
根据地表沉降值,进行管线的安全检算。
4)数据分析与处理
A绘制时间——位移曲线散点图,据以判定施工措施的有效性。
B位移——时间曲线趋于平缓时,可选取合适的函数进行回归分析,预测管线的最大沉降量。
C沿管线面沉降槽曲线,判断施工影响范围、最大沉降坡度、最小曲率半径等。
D根据数据分析结果,检算管线的安全性。
7.4拱顶沉降
精密水准仪+铟钢尺+钢尺。
拱顶设置挂钩,量测时利用长杆把钢尺挂在挂钩上,根据水准量测原理采用精密水准仪周期性地量测拱顶观测点与基准点之间的高程变化值,即可得到测点的绝对下沉量,计算出当天的沉降量。
拱顶沉降监测点位应布设拱顶中心位置。
(1)观测基准点应设在距离观测点3倍洞径以外稳定、易长期保存位置。
(2)在监测前期按照监测精度要求对基准点、观测点独立测量3次数据,取其中数作为初始值。
(3)每个断面布置3个测点,测点设在拱顶中心或其附近。
(4)地表下沉测点宜与拱顶下沉测点设在同一断面上。
(5)量测时间应延续到拱顶下沉稳定后。
(6)为了减少观测时的人为误差,观测时应尽可能由固定人员对指定观测设备操作,并测读三次取其平均值,以保证观测精度。
7.5收敛变形
7.5.1盾构区间
监测目的:
盾构隧道掘进过程中,由于受注浆、盾构推力、隧道线形等影响,隧道管片产生不同程度的位移,因此必须对隧道收敛等情况进行严格的监测和控制。
监测仪器:
收敛仪
在设置量测断面时,用膨胀螺栓对称锚固于盾构片上,测点应牢固可靠,易于识别并妥为保护。
隧道内每5环布设一组测点。
7.5.2联络通道
采用收敛计进行量测,开挖后或临时支护拆除后按设计要求迅速安装测点并编号,初读数应在开挖后12h内读取。
在设置量测断面时,用膨胀螺栓或钢筋勾对称锚固于格栅钢架上,测点应牢固可靠,易于识别并妥为保护。
测点位置可根据实际情况做适当调整。
(1)收敛点在安装埋设后应注意保护,避免因测桩损坏而影响观测数据的准确性。
(2)为了减少观测时的人为误差,观测时应尽可能由固定人员对指定观测设备操作,并测读三次取其平均值,以保证观测精度。
(3)隧道开挖后最初一段时间的变形及应力变化很快,而且这段时间的监控量测数据对后期的最终位移及应力的预测至关重要,所以尽快读取初始读数掌握围岩及结构的最初动态是非常必要的。
当现场情况与设计不符时,应及时调整监控量测项目及内容。
(4)分部开挖法临时支护拆除后,应继续进行净空变化量测,测线按全断面开挖法布置。
7.6底板隆起
初支时设置预埋在支护结构底部,根据水准量测原理采用精密水准仪周期性地量测底部隆起观测点与基准点之间的高程变化值,即可得到测点的绝对下沉量,计算出当天的沉降量。
底部隆起监测点位应布设基底中心位置,测点与支护格栅焊接牢固,每2米布设一个监测断面,测点位置可根据实际情况做适当调整。
(3)拱顶下沉测点宜与底部隆起测点设在同一断面上。
(4)量测时间应延续到底部隆起稳定后。
(5)分部开挖法临时支护拆除后,应继续进行底部隆起变化量测。
8.监测控制标准与监测频率
根据监测设计文件,控制标准见表4。
监测项目的监测频率根据盾构施工的不同阶段以及周边环境、自然条件的变化进行调整。
当监测值相对稳定时,可适当降低监测频率。
对于必测项目,在无数据异常和事故征兆的情况下,掘进后仪器监测频率的确定参照表5。
表4监测控制标准表
监测精度
控制值
累计值
变化速率
1mm
30mm
3mm/d
建筑物沉降
+10mm~-20mm
建筑物倾斜
—
2.0‰
管线沉降
6
拱顶下沉、周边收敛
20mm
监测工作随施工需要实行跟踪服务,为确保施工安全,监测点的布设立足于随时可获得全面信息,监测频率根据施工需要跟踪服务,正常情况下监测频率具体如下:
表5监测频率